半导体再认识

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根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导体：容易导电的物体。如：铁、铜等等；绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等等；半导体：半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可导电。半导体的电阻率为10-3～109Ω·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。
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导体导电和本征半导体导电的区别

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导体导电只有一种载流子：自由电子导电

半导体导电有两种载流子：自由电子和空穴均参与导电

自由电子和空穴成对出现，数目相等，所带电荷极性不同，故运动方向相反。

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本征半导体的导电性很差，但与环境温度密切相关。

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杂质半导体

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（1）N型半导体——掺入五价元素

" Z7 }" Z6 b  Y" U$ Z; E

, J9 {3 M6 D0 b$ f. m. Q

（2）P型半导体——掺入三价元素

  C8 N2 |6 I/ P1 Q5 v

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PN结——P型半导体和N型半导体的交界面

) e' Y  P8 a9 I+ K8 |1 o9 j

. h) g4 C( r0 Z% I/ n

在交界面处两种载流子的浓度差很大；空间电荷区又称为耗尽层

) A0 D) {6 P6 x) i; [, L8 R# J: U

反向电压超过一定值时，就会反向击穿，称之为反向击穿电压

2 f) o3 Q+ X! d8 I05

PN结的单向导电性——外加电压

正向偏置

+ e. v. Z) R" A' h# N7 R( M# P$ b

反向偏置

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二极管的结构、特性及主要参数

（1）P区引出的电极——阳极；N区引出的电极——阴极

% N$ d6 o8 Q' F# z% j1 }1 y  P$ z8 J

温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，反向特性曲线下移。二极管的特性对温度很敏感。

其中，Is为反向电流，Uon为开启电压，硅的开启电压——0.5V，导通电压为0.6~0.8V，反向饱和电流<0.1μA，锗的开启电压——0.1V，导通电压为0.1~0.3V，反向饱和电流几十μA。

（2）主要参数

- M+ ?5 u7 a7 a6 r. R* H6 r

最大整流电流I：最大正向平均电流

# Q$ U( T' e0 X/ S5 S6 r

最高反向工作电流U：允许外加的最大反向电流，通常为击穿电压U的一半

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反向电流I：二极管未击穿时的反向电流，其值越小，二极管的单向导电性越好，对温度越敏感

0 b* Q' X; ~. W* o

最高工作频率f：二极管工作的上限频率，超过此值二极管不能很好的体现单向导电性

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稳压二极管

在反向击穿时在一定的电流范围内（或在一定的功率耗损范围内），端电压几乎不变，表现出稳压特性，广泛应用于稳压电源和限幅电路中。

) c, \- D4 f& m( U

（1）稳压管的伏安特性

# F, m, t1 z1 n# k5 n

（2）主要参数

稳定电压U：规定电流下稳压管的反向击穿电压

6 X+ K5 H% V7 U- `' N

稳定电流I：稳压管工作在稳定状态时的参考电流。电流低于此值时稳压效果变坏，甚至根本不稳压，只要不超过稳压管的额定功率，电流越大稳压效果越好。

【附加】限流电阻：由于稳压管的反向电流小于I时不稳定，大于最大稳定电流时会因超过额定功率而烧坏，故要串联一个限流电阻保证稳压管正常工作。

额定功率P：等于稳定电压U与最大稳定电流I的乘积。超过此值时稳压管会因为结温度过高而损坏。

/ p5 i9 b3 \+ F' I: |

动态电阻r：在稳压区，端电压变化量与电流变化量之比。r越小，说明电流变化时稳定电压的变化越小，稳压特性越好。

温度系数α：表示电流不变时，温度每变化1℃稳压值的变化量，即α=△U/△T。

+ R  w# f/ w+ ?" H

U<4V时，α为负值，即温度升高时稳定电压值下降；

U>7V时，α为正值，即温度升高时稳定电压值上升；

4<U<7V时，α很小，近似为零，性能稳定。

2 K3 B( P) R1 w) e1 F08

双极型晶体管——晶体三极管——半导体三极管——晶体管的结构、特性及主要参数

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（1）主要以NPN型硅管为例讲解放大作用、特性曲线和主要参数

放大是对模拟信号最基本的处理。晶体管是放大电路的核心元件，它能控制能量的转换，将输入的任何微小变化不失真地放大输出，放大的对象是变化量。

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* U% n# n; a: S! ^/ a

) G5 J( Q+ `5 M4 i0 e( a7 |6 ~

Ie：发射区杂质浓度高，基区杂质浓度低，大量自由电子越过发射结到达基区。

Ib：基区很薄，杂质浓度低

Ic：集电结外加反向电压且结面积较大，基区的非平衡少子越过集电结到达集电区，形成漂移电流。可见，在Vcc的作用下，漂移运动形成集电极电流Ic。

（2）特性曲线

% m0 a% L6 `7 B% S. _

1 F7 v6 J4 ~# ^" |

（3）主要参数

直流参数

①共射直流电流系数β

②共基直流电流放大系数α

③极间反向电流——硅管的温度稳定性比锗管的好

  发射极开路时集电结的反向饱和电流——Icbo

   基极开路时集电极与发射极间的穿透电流——Iceo

7 V3 q. L$ H/ W8 m

交流参数

①共射交流电流系数β

②共基交流电流放大系数α

③特征频率fT——使β下降到1的信号频率称为特征频率

7 E; O9 O2 V! Z
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极限参数——为使晶体管安全工作对它的电压、电流和功率耗损的限制

①最大集电极耗散功率P——是一个确定的值决定于晶体管的温升。P=iu=常数

②最大集电极电流I使β明显减小的i即为I

③极间反向击穿电压

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典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。

重阳

最近在看半导体基础，该帖子内容涉及到半导体电子、空穴基本概念，特性曲线、基本参数，挺全的；
0 ?% p( H, {8 Z1 p2 v+ }好贴，Mark